[发明专利]一种半导体设备用铝合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体设备用铝合金及其制备方法，属于有色金属加工技术。

背景技术

半导体设备行业对铝合金材料的要求极为苛刻，以刻蚀机用反应室内衬(铝合 金部件)为例，工作过程中通入CF₄、Cl₂、HBr、O₂、SF₆、N₂等卤族腐蚀性气体后， 在高频电压下激发产生高密度等离子体，刻蚀工艺过程中铝合金部件受到轰击腐 蚀。此外，在定期维护清洗过程中，还要经受包括盐酸、氢溴酸、氢氟酸、硝酸和 氨水等强腐蚀介质的腐蚀。部件表面不能有针眼等缺陷，否则会立刻出现大面积腐 蚀而报废。因此，铝合金部件必须进行严格的表面处理，形成高性能致密连续氧化 膜，而决定氧化膜质量的关键是铝合金材料。

现阶段国产6061铝合金与满足半导体设备要求的国外6061铝合金存在的明显 差距，例如，国外铝合金材料组织均匀，基体分布大量弥散的第二相，尺寸约2微 米，且主要分布在晶内，而国产铝合金基体组织不均匀，其中分布的第二相尺寸是 国外铝合金中的2～5倍，主要分布在晶界上，且晶界粗大；国外6061铝合金中尺 寸主要在1～3微米的第二相是富Fe相，而Si、Cr、Fe、Cu、Mg、Mn等元素在基 体中分布均匀，没有明显的富集；国产6061铝合金晶界上主要分布两种相，尺寸 在2～15微米的长条状相是富Fe相，三角晶界上骨架状相主要是富Si、Mg相。这 与成分以及熔炼工艺有直接的联系。国内铝合金企业的质量控制远不能满足半导体 行业要求，导致产品稳定性差。

因此，提供一种组织均匀，在基体上分布的弥散第二相尺寸小于5微米并且分 布在晶体内，而且Si、Cr、Fe、Cu、Mg、Mn等元素在基体中均匀分布的半导体设 备用铝合金材料及其制备方法就成为该技术领域急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种组织均匀，在基体上分布的弥散第二相尺寸小 于5微米并且分布在晶体内，而且Si、Cr、Fe、Cu、Mg、Mn等元素在基体中均匀 分布的半导体设备用铝合金材料。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种半导体设备用铝合金，其特征在于：所述半导体设备用铝合金的组分和重 量配比如下：Mg 1.00～1.20％、Si 0.58～0.75％、Mg/Si 1.6～1.73、Cu 0.10～0.15％、 Cr 0.04～0.20％、Mn 0.10～0.40％、Ti 0.015～0.02％、Fe≤0.3％，余量为Al。

一种优选技术方案，其特征在于：所述半导体设备用铝合金的组分和重量配比 为：Mg 1.20％、Si 0.75％、Mg/Si 1.6、Cu 0.15％、Cr 0.20％、Mn 0.40％、Ti 0.02％、 Fe 0.3％，余量为Al。

一种优选技术方案，其特征在于：所述半导体设备用铝合金的组分和重量配比 为：Mg 1.00％、Si 0.58％、Mg/Si 1.73、Cu 0.10％、Cr 0.04％、Mn 0.10％、Ti 0.015％、 Fe 0.3％，余量为Al。

本发明的另一目的是提供一种半导体设备用铝合金材料的制备方法。

本发明的上述目的是通过以下技术方案达到的：

一种半导体设备用铝合金的制备方法，其步骤如下：

(1)原料检验：对原料成分进行检验；

(2)熔炼：首先将0.3～0.67wt％Al-Ti中间合金、1.9～3.75wt％A1-Si中间合金 和93.23～96.525wt％金属Al装入熔炼炉内，在大气条件下熔炼，待合金熔化后，在 650-700℃加入0.10～0.15wt％电解Cu，在700-800℃加入0.05～0.33wt％的Cr剂 和0.125～0.67wt％的Mn剂，最后加入1.00～1.20wt％金属Mg，原料软化坍塌后进 行搅拌，表面采用覆盖剂进行覆盖；

(3)炉前分析：温度达到700～800℃时并经充分搅拌后取样进行炉前分析；